गलत थर्मोकपल तापमान रीडिंग? यह सब ठंडे जंक्शन तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण होता है!

दैनिक औद्योगिक उत्पादन में, थर्मोकपल, तापमान माप में अनुभवी के रूप में, विभिन्न उच्च तापमान वाले वातावरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। हालाँकि, कई इंजीनियरों को सिरदर्द का सामना करना पड़ता है: गलत माप परिणाम। 90% मामलों में मूल कारण, "कोल्ड जंक्शन तापमान मुआवजा" है।

I. कोल्ड जंक्शन मुआवजा क्यों आवश्यक है?

थर्मोकपल तापमान माप "थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव" पर आधारित है: जब दो अलग-अलग धातुएं एक सर्किट बनाती हैं, तो दोनों सिरों के बीच तापमान का अंतर जितना अधिक होगा, उत्पन्न थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता (एमवी सिग्नल) उतना ही मजबूत होगा। हालाँकि, इसमें एक छिपा हुआ आधार है: थर्मोकपल अंशांकन तालिका को ठंडे जंक्शन तापमान t₀=0 डिग्री पर सेट किया गया है!

यदि ठंडा जंक्शन तापमान (आमतौर पर जंक्शन बॉक्स पर) 0 डिग्री से विचलित हो जाता है, तो थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता त्रुटि उत्पन्न करेगी। उदाहरण के लिए, प्रकार K थर्मोकपल के साथ, ठंडे जंक्शन तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री की वृद्धि के लिए, माप त्रुटि लगभग 2.5 डिग्री बढ़ जाती है। यह मानते हुए कि वास्तविक शीत जंक्शन तापमान 30 डिग्री है, लेकिन सिस्टम डिफ़ॉल्ट रूप से t₀=0 डिग्री पर है, 100 डिग्री पर किसी वस्तु को मापते समय, प्रदर्शित मान केवल 70 डिग्री हो सकता है, एक त्रुटि 30 डिग्री तक!

एक रासायनिक संयंत्र में एक बार कोल्ड जंक्शन क्षतिपूर्ति विफलता का अनुभव हुआ, जहां डीसीएस ने 800 डिग्री प्रदर्शित किया, जबकि वास्तविक पायरोलिसिस भट्ठी का तापमान 950 डिग्री तक पहुंच गया था, जिससे भट्ठी ट्यूब अत्यधिक गर्म हो गईं और विकृत हो गईं, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर नुकसान हुआ।

द्वितीय. सामान्य कोल्ड जंक्शन क्षतिपूर्ति विधियाँ

शीत जंक्शन तापमान में उतार-चढ़ाव की समस्या को हल करने के लिए, आमतौर पर निम्नलिखित विधियों का उपयोग किया जाता है:

1. क्षतिपूर्ति तार विधि (सबसे अधिक प्रयुक्त)

क्षतिपूर्ति तार विधि का मूल थर्मोकपल के समान थर्मोइलेक्ट्रिक विशेषताओं के साथ सस्ते धातु के तारों का उपयोग करना है ताकि ठंडे जंक्शन को उच्च तापमान क्षेत्र से स्थिर नियंत्रण कक्ष (उदाहरण के लिए, 25 डिग्री ± 5 डिग्री) तक बढ़ाया जा सके।

सावधानियां: क्षतिपूर्ति तार को थर्मोकपल प्रकार से मेल खाना चाहिए (उदाहरण के लिए, K - KX क्षतिपूर्ति तार के साथ प्रकार थर्मोकपल), और "सकारात्मक से सकारात्मक, नकारात्मक से नकारात्मक" पर ध्यान दें। एक बिजली संयंत्र में एक बार उल्टे क्षतिपूर्ति तार कनेक्शन के कारण टरबाइन तापमान में 100 डिग्री से अधिक की गड़बड़ी का अनुभव हुआ। क्षतिपूर्ति तार की लंबाई आम तौर पर 15 मीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए; अन्यथा, एक तापमान ट्रांसमीटर पर विचार किया जाना चाहिए।

2. पुल मुआवजा विधि

जब ठंडे जंक्शन के तापमान में काफी उतार-चढ़ाव होता है (उदाहरण के लिए, बाहरी प्रतिष्ठानों में), तो क्षतिपूर्ति करने वाले तार पर्याप्त नहीं हो सकते हैं। ब्रिज मुआवजा विधि वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए असंतुलित ब्रिज का उपयोग करती है, जो ठंडे जंक्शन तापमान भिन्नता के प्रभाव को ऑफसेट करती है।

महत्वपूर्ण नोट: क्षतिपूर्ति पुल का संतुलन बिंदु 0 डिग्री पर सेट होना चाहिए, और बिजली की आपूर्ति स्थिर होनी चाहिए (उतार-चढ़ाव 0.1% से कम या उसके बराबर); अन्यथा, नई त्रुटियाँ प्रस्तुत की जाएंगी। बिजली आपूर्ति में उतार-चढ़ाव के कारण एक इस्पात संयंत्र में तापमान माप में 15 डिग्री से अधिक की त्रुटि का अनुभव हुआ। वर्ष में कम से कम एक बार अंशांकन करने की अनुशंसा की जाती है।

3. बर्फ स्नान विधि (आमतौर पर प्रयोगशालाओं में प्रयुक्त)

0 डिग्री का स्थिर तापमान सुनिश्चित करने के लिए थर्मोकपल के ठंडे जंक्शन को बर्फ के पानी के मिश्रण में रखा जाता है। यह विधि उच्च सटीकता प्रदान करती है लेकिन इसे बनाए रखना महंगा और असुविधाजनक है, मुख्य रूप से प्रयोगशालाओं में सटीक माप के लिए उपयुक्त है।

4. गणना सुधार विधि

वास्तविक शीत जंक्शन तापमान TH को मापा जाता है, और सुधार की गणना सूत्र EAB(T,0)=EAB(T,TH) + EAB(TH,0) का उपयोग करके की जाती है। यह विधि स्वचालित सिस्टम या कंप्यूटर आधारित तापमान माप के लिए उपयुक्त है।

5. सॉफ्टवेयर मुआवजा विधि

आधुनिक तापमान माप प्रणालियों में, थर्मिस्टर्स जैसे सेंसर ठंडे जंक्शन तापमान की निगरानी करते हैं, और सिग्नल को सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम के माध्यम से स्वचालित सुधार के लिए कंप्यूटर में इनपुट किया जाता है। यह विधि लचीली और सटीक है, विशेष रूप से बहु-बिंदु तापमान माप के लिए उपयुक्त है।

तृतीय. सबसे विश्वसनीय और किफायती मुआवज़ा तरीका कैसे चुनें?

कोल्ड जंक्शन क्षतिपूर्ति विधि चुनने के लिए परिवेश के तापमान में उतार-चढ़ाव, सटीकता आवश्यकताओं और लागत पर व्यापक विचार की आवश्यकता होती है:

छोटे तापमान में उतार-चढ़ाव वाले इनडोर वातावरण के लिए (जैसे निरंतर तापमान कार्यशालाएं): उपकरण की आंतरिक स्वचालित क्षतिपूर्ति या गणना सुधार विधि के साथ संयुक्त क्षतिपूर्ति तार विधि अपेक्षाकृत किफायती और विश्वसनीय विकल्प है। यह अपेक्षाकृत कम लागत और सरल कार्यान्वयन के साथ कोल्ड जंक्शन को स्थिर वातावरण में ला सकता है।

बड़े तापमान में उतार-चढ़ाव वाले बाहरी या औद्योगिक स्थलों के लिए: ब्रिज मुआवजा विधि या सॉफ्टवेयर मुआवजा विधि के साथ संयुक्त क्षतिपूर्ति तार विधि अधिक विश्वसनीय है। ब्रिज मुआवजा गतिशील रूप से तापमान परिवर्तन पर प्रतिक्रिया कर सकता है, जबकि सॉफ्टवेयर मुआवजे में उच्च सटीकता होती है और जटिल परिस्थितियों को संभाल सकता है। हालाँकि उत्तरार्द्ध में थोड़ा अधिक प्रारंभिक निवेश हो सकता है, यह माप त्रुटियों के कारण होने वाले अधिक नुकसान से प्रभावी ढंग से बच सकता है।

उच्च सटीकता की आवश्यकता वाली प्रयोगशालाओं या अनुप्रयोगों के लिए: बर्फ स्नान विधि में उच्चतम सटीकता है, लेकिन उच्चतम लागत भी है। चयन बजट और सटीकता आवश्यकताओं पर आधारित होना चाहिए।

चतुर्थ. प्रैक्टिकल चेकलिस्ट

तापमान माप लागू करने से पहले, निम्नलिखित की शीघ्र जांच करने की सलाह दी जाती है:

क्या क्षतिपूर्ति तार मॉडल थर्मोकपल के साथ पूरी तरह से संगत है?

क्या जंक्शन बॉक्स ताप स्रोतों से दूर (50 सेमी से अधिक या उसके बराबर) स्थित है? क्या वहां थर्मल इन्सुलेशन है?

यदि मुआवजे वाले पुल का उपयोग किया जा रहा है, तो अंतिम अंशांकन कब हुआ था?

ऑपरेटिंग वातावरण में, क्या कोल्ड जंक्शन तापमान में 5 डिग्री/घंटा से अधिक उतार-चढ़ाव होता है? (यदि हां, तो अधिक स्थिर मुआवजा योजना या तापमान नियंत्रण उपायों पर विचार करें।)

क्या आपके माप प्रणाली के डीसीएस/डिस्प्ले उपकरण में डिफ़ॉल्ट कोल्ड जंक्शन तापमान सेटिंग 0 डिग्री है? (सेटिंग को पुष्टि की आवश्यकता है।)